Почему в C ++ нет базового класса?

С точки зрения дизайна, почему в C ++ нет единого базового класса, который обычно используется objectв других языках?

Окончательное решение можно найти в FAQ Страуструпа . Короче говоря, никакого смыслового значения он не передает. Это будет дорого стоить. Для контейнеров больше подходят шаблоны.

Почему в C ++ нет универсального класса Object?

• Он нам не нужен: универсальное программирование в большинстве случаев предоставляет альтернативы, безопасные для статического типа. Другие случаи обрабатываются с использованием множественного наследования.

• Нет никакого полезного универсального класса: действительно универсальный не несет в себе собственной семантики.

• «Универсальный» класс поощряет небрежное мышление о типах и интерфейсах и приводит к избыточным проверкам во время выполнения.

• Использование универсального базового класса требует затрат: объекты должны быть распределены в куче, чтобы быть полиморфными; это подразумевает стоимость памяти и доступа. Объекты кучи, естественно, не поддерживают семантику копирования. Объекты кучи не поддерживают простое поведение с заданной областью (что усложняет управление ресурсами). Универсальный базовый класс поощряет использование dynamic_cast и других проверок времени выполнения.

Давайте сначала подумаем, зачем вам вообще нужен базовый класс. Я могу придумать несколько разных причин:

1. Для поддержки общих операций или коллекций, которые будут работать с объектами любого типа.
2. Включить различные процедуры, общие для всех объектов (например, управление памятью).
3. Все является объектом (никаких примитивов!). Некоторые языки (например, Objective-C) не имеют этого, что делает вещи довольно запутанными.

Это две веские причины, по которым языки брендов Smalltalk, Ruby и Objective-C имеют базовые классы (технически Objective-C на самом деле не имеет базового класса, но для всех намерений и целей он есть).

Для №1 необходимость в базовом классе, объединяющем все объекты в едином интерфейсе, устраняется включением шаблонов в C ++. Например:

void somethingGeneric(Base);

Derived object;
somethingGeneric(object);

не требуется, если вы можете полностью поддерживать целостность типов с помощью параметрического полиморфизма!

template <class T>
void somethingGeneric(T);

Derived object;
somethingGeneric(object);

Для № 2, в то время как в Objective-C процедуры управления памятью являются частью реализации класса и наследуются от базового класса, управление памятью в C ++ выполняется с использованием композиции, а не наследования. Например, вы можете определить оболочку интеллектуального указателя, которая будет выполнять подсчет ссылок на объекты любого типа:

template <class T>
struct refcounted
{
  refcounted(T* object) : _object(object), _count(0) {}

  T* operator->() { return _object; }
  operator T*() { return _object; }

  void retain() { ++_count; }

  void release()
  {
    if (--_count == 0) { delete _object; }
  }

  private:
    T* _object;
    int _count;
};

Тогда вместо вызова методов самого объекта вы будете вызывать методы в его оболочке. Это не только позволяет более общее программирование: это также позволяет вам разделять проблемы (поскольку в идеале ваш объект должен больше заботиться о том, что он должен делать, а не о том, как его память должна управляться в различных ситуациях).

Наконец, в языке, который имеет как примитивы, так и реальные объекты, такие как C ++, преимущества наличия базового класса (согласованный интерфейс для каждого значения) теряются, поскольку тогда у вас есть определенные значения, которые не могут соответствовать этому интерфейсу. Чтобы использовать примитивы в подобной ситуации, вам нужно превратить их в объекты (если ваш компилятор не будет делать это автоматически). Это создает много сложностей.

Итак, краткий ответ на ваш вопрос: C ++ не имеет базового класса, потому что, имея параметрический полиморфизм через шаблоны, он не нужен.

Доминирующая парадигма для переменных C ++ - передача по значению, а не по ссылке. Принудительное извлечение всего из корня Objectприведет к передаче их по значению с ошибкой ipse facto.

(Потому что принятие объекта по значению в качестве параметра по определению приведет к его разрезанию и удалению его души).

Это нежелательно. C ++ заставляет задуматься о том, нужна ли вам семантика значений или ссылок, предоставляя вам выбор. Это важная вещь для вычислений производительности.

Проблема в том, что в C ++ такой тип ЕСТЬ! Это так void. :-) Любой указатель можно безопасно неявно привести кvoid * , включая указатели на базовые типы, классы без виртуальной таблицы и классы с виртуальной таблицей.

Поскольку он должен быть совместим со всеми этими категориями объектов, voidсам по себе не может содержать виртуальных методов. Без виртуальных функций и RTTI невозможно получить полезную информацию о типе void(он соответствует КАЖДОМУ типу, поэтому может говорить только то, что верно для КАЖДОГО типа), но виртуальные функции и RTTI сделают простые типы очень неэффективными и не позволят C ++ быть язык, подходящий для низкоуровневого программирования с прямым доступом к памяти и т. д.

Итак, есть такой тип. Он просто предоставляет очень минималистичный (фактически пустой) интерфейс из-за низкоуровневой природы языка. :-)

C ++ - это строго типизированный язык. Однако вызывает недоумение то, что у него нет универсального типа объекта в контексте специализации шаблона.

Возьмем, например, узор

template <class T> class Hook;
template <class ReturnType, class ... ArgTypes>
class Hook<ReturnType (ArgTypes...)>
{
   ...
   ReturnType operator () (ArgTypes... args) { ... }
};

который может быть создан как

Hook<decltype(some_function)> ...;

Теперь предположим, что мы хотим того же для конкретной функции. подобно

template <auto fallback> class Hook;
template <auto fallback, class ReturnType, class ... ArgTypes>
class Hook<ReturnType fallback(ArgTypes...)>
{
   ...
   ReturnType operator () (ArgTypes... args) { ... }
};

со специализированным экземпляром

Hook<some_function> ...

Но, увы, даже несмотря на то, что класс T может заменять любой тип (класс или нет) до специализации, нет эквивалента auto fallback(я использую этот синтаксис как наиболее очевидный универсальный нетиповый в данном контексте), который мог бы заменять любой аргумент шаблона без типа перед специализацией.

Таким образом, обычно этот шаблон не переносится из аргументов шаблона типа в аргументы шаблона, не являющиеся типом.

Как и в случае с множеством углов в языке C ++, ответ, вероятно, будет «ни один член комитета не подумал об этом».

C ++ изначально назывался «C с классами». Это развитие языка C, в отличие от некоторых других более современных вещей, таких как C #. И вы можете рассматривать C ++ не как язык, а как основу языков (да, я вспоминаю книгу Скотта Мейерса «Эффективный C ++»).

Сам по себе C представляет собой смесь языков, языка программирования C и его препроцессора.

C ++ добавляет еще один микс:

• подход класса / объекта

• шаблоны

• STL

Мне лично не нравятся некоторые вещи, которые идут напрямую с C на C ++. Одним из примеров является функция enum. То, как C # позволяет разработчику использовать его, намного лучше: он ограничивает перечисление в своей собственной области видимости, имеет свойство Count и легко повторяется.

Поскольку C ++ хотел быть ретро-совместимым с C, дизайнер был очень снисходительным, позволив языку C полностью войти в C ++ (есть некоторые тонкие различия, но я не помню ничего, что вы могли бы сделать с помощью компилятора C, который вы не мог использовать компилятор C ++).